光感应迟滞控制电路及包含该电路的简易照度计和摄像机的制作方法

本实用新型涉及一种开关控制电路，特别是一种带有温度补偿的光感应迟滞控制电路，及包含该电路的简易照度计和摄像机。

背景技术：

在安防行业的网络摄像机产品，由于需要白天彩色成像，晚上通过红外LED补光进行黑白成像。这样需要一种光敏器件检测光线的变化，进而进行后续的相关控制操作。

传统光感应方法，如图1所示，当光线从弱到强大于A点的时候进行红外LED关闭等动作；当光线由强到弱变化的时候进行红外LED开启等动作。但是这种方法有很多的弊端，比如当环境光源照度来回变化的时候，造成红外LED在不停的来回开启和关闭。

目前业界采用图2所示的改进后的带有迟滞作用的方案解决外接光线不稳定，造成红外LED来回切换的问题。当光线由弱变强的时候要高于B点才关闭红外LED，当光线由强变弱的时候要小于A才开启红外LED。这样当外界光线变化的范围不大于△的时候，就不会造成红外LED来回切换的问题。

为了实现图2的功能，图3是现在常用的控制电路，D21是符合ROHS标准的光敏三极管器件，U16是运放器件，U16-1实现对光敏器件输出的电流信号转换为电压信号的放大，U16-2实现对光线切换点迟滞功能的实现。

图3的方案主要是采用模拟运放的方案实现，存在放大倍数以及切换点不容易精确控制的问题。而且一旦硬件的器件固定下来，不能通过软件的方式方便的修改切换点。由于光敏器件的电流受温度影响比较大，这样外界温度变化的时候，也会影响电路的正确工作，导致送到放大电路的信号不稳定不精确。另外外围器件比较多，成本也较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种光感应迟滞控制电路及包含该电路的简易 照度计和摄像机，以解决上述现有技术存在的放大倍数以及切换点不容易精确控制，外围器件比较多，成本较高以及电路受外界温度影响大等技术问题。

为此，本实用新型提出一种带有温度补偿的光感应迟滞控制电路，包括：光线检测电路，所述光线检测电路用以检测环境光源照度并输出一相应的电流信号；该带有温度补偿的光感应迟滞控制电路还包括依次连接的温度补偿电路、放大电路、微处理器、红外LED；所述温度补偿电路将光线检测电路输出的电流信号转换为经过温度补偿的稳定的电压信号送给放大电路；放大电路将该电压信号进行放大后送给微处理器；微处理器将接收到的电压信号转换为数字信号；再将该数字信号与预设的阈值进行比较，根据比较结果输出相应的控制信号以控制红外LED的开启或关闭。

优选地，光线检测电路包括：VDD5V电源、电阻R2、光敏器件；所述电阻R2的一端与VDD5V电源相连，另一端与光敏器件相连；光敏器件的另一端分别与所述温度补偿电路以及放大电路相连。

进一步优选地，所述电阻R2采用1％精度、1/4W的电阻，在电路中起稳压作用，防止VDD 5V电源瞬间脉冲大电压损伤光敏器件。

进一步优选地，所述光敏器件为电流式光敏器件，用来感应环境光源照度变化，包括光敏二极管、光敏三极管、光电二极管。

优选地，所述温度补偿电路包括：热敏电阻RT1、电阻R1、电阻R3；所述热敏电阻RT1的一端分别与光敏器件以及放大电路相连，另一端和电阻R1相连，电阻R1的另一端接地；电阻R3并联在热敏电阻RT1的两端。

优选地，所述放大电路包括：VDD3.3V电源、放大器、电阻R4、电阻R5；放大器的第3脚分别与温度补偿电路和光敏器件相连；放大器的第4脚分别与电阻R4、R5相连；电阻R4的另一端接地；电阻R5的另一端分别与放大器的第1脚和微处理器相连；放大器的第5脚与VDD3.3V电源相连，放大器的第2脚接地。

进一步优选地，所述放大器为单通道、高输入阻抗、轨到轨输入输出电压反馈型放大器。

优选地，所述微处理器存储有第一阈值A和第二阈值B；当光线由弱变强，微处理器转换后的ADC数值大于第二阈值B时，微处理器发出控制红外LED关闭信号；当光线由强变弱，微处理器转换后的ADC数值小于第一阈值A时，微处理器发出控制红外LED开启信号。

本实用新型还提出一种包含上述任一项所述的带有温度补偿的光感应迟滞控制电路的简易照度计，所述简易照度计还包括显示控制器和显示屏；所述显示控制器分别与微处理器和显示屏相连；所述微处理器还存储有照度表，该照度表建立了光源照度与微处理器转换后的ADC数值的一一对应关系；显示屏能够显示微处理器转换后的ADC数值以及与所述ADC数值对应的光源照度值。

本实用新型还提出一种包含上述任一项所述的带有温度补偿的光感应迟滞控制电路的摄像机。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的带有温度补偿的光感应迟滞控制电路，通过温度补偿电路将光敏器件检测的电流信号转换为更为准确和稳定的电压信号；再经过放大电路进行同相比例放大，送入微处理转换为数字信号，通过与预设的阈值进行比较，根据比较结果输出相应的控制信号以控制红外LED的开启或关闭，这样切换点控制更加精确，可以解决自然光线以及红外LED开启后反射红外光对切换点控制的精确性，方便控制红外LED的控制。

在本实用新型的优选方案中，还具有如下有益效果：

可以将建立了光源照度与微处理器转换后的ADC数值一一对应关系的照度表存储在微处理器中，当电路实时工作的时候，ADC的数值可以和微处理器预设中的数值进行比较，可以查找到对应的照度数值，照度值在显示屏上显示，这样就可以作为一个简易的照度计使用。

附图说明

图1是现有技术中传统光感应控制方法示意图；

图2是现有技术中带有迟滞作用的光感应控制方法示意图；

图3是现有技术中常用的光感应迟滞控制电路示意图；

图4是本实用新型实施例组成方框图；

图5本实用新型实施例电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

请参考图4，图4是本实用新型实施例带有温度补偿的光感应迟滞控制电路组成方框图。

本实用新型首先提出一种带有温度补偿的光感应迟滞控制电路，包括：光线检测电路，所述光线检测电路用以检测环境光源照度并输出一相应的电流信号；该带有温度补偿的光感应迟滞控制电路还包括依次连接的温度补偿电路、放大电路、微处理器、红外LED；所述温度补偿电路将光线检测电路输出的电流信号转换为经过温度补偿的稳定的电压信号送给放大电路；放大电路将该电压信号进行放大后送给微处理器；微处理器将接收到的电压信号转换为数字信号；将该数字信号与预设的阈值进行比较，根据比较结果输出相应的控制信号以控制红外LED的开启或关闭。

请参考图5，图5是本实用新型实施例光带有温度补偿的光感应迟滞控制电路图。

如图5所示，光线检测电路包括：VDD5V电源、电阻R2、光敏器件；所述电阻R2的一端与VDD5V电源相连，另一端与光敏器件相连；光敏器件的另一端分别与所述温度补偿电路以及放大电路相连。

所述电阻R2采用1％精度、1/4W的电阻，在电路中起稳压作用，防止VDD5V电源瞬间脉冲大电压损伤光敏器件。

所述光敏器件为电流式光敏器件，用来感应环境光源照度变化，包括光敏二极管、光敏三极管、光电二极管。

温度补偿电路包括：热敏电阻RT1、电阻R1、电阻R3；所述热敏电阻RT1的一端分别与光敏器件以及放大电路相连，另一端和电阻R1相连，电阻R1的另一端接地；电阻R3并联在热敏电阻RT1的两端。

光敏器件具有正温度系数，温度升高输出电流加大。图5中的电阻RT1是NTC(Negative Temperature Coefficient负温度系数)电阻，随着温度的增加电阻值减小。这样当温度升高，光敏器输出电流I加大，但是NTC RT1电阻减小，进而等效的RP减小，这样U＝I*RP的数值趋于恒定。

放大电路U1A包括：VDD3.3V电源、放大器、电阻R4、电阻R5；放大器的第3脚分别与温度补偿电路和光敏器件相连；放大器的第4脚分别与电阻R4、R5相连；电阻R4的另一端接地；电阻R5的另一端分别与放大器的第1脚和微处理器相连；放大器的第5脚与VDD3.3V电源相连，放大器的第2脚接地。

所述放大器为单通道、高输入阻抗、轨到轨输入输出电压反馈型放大器。

由于一般光敏器件输出电流I较小，如果等效电阻RP过大，这样U＝I*RP较容易受到干扰。一般RP的阻值不能取得很大，这样造成U的数值一般较小。

U输入到放大器的正相端，电阻R5和R4连接放大器的负相端和输出端，构成一个同相比例放大电路，这样把U电压进行放大，U_OUT＝U*(1+R5/R4)。

微处理器存储有第一阈值A和第二阈值B；当光线由弱变强，微处理器转换后的ADC数值大于第二阈值B时，微处理器发出控制红外LED关闭信号；当光线由强变弱，微处理器转换后的ADC数值小于第一阈值A时，微处理器发出控制红外LED开启信号。

U_OUT连接到微处理器芯片的ADC接口转换成数字信号，转换后的数字信号就代表了当前的光源照度。这样就建立了光源照度和ADC数字化后数值的一一对应关系。

请参考表1。表1是光源照度和ADC数字化后数值的一一对应关系表。表1通过随机选取7个光敏器件测试的数据，通过计算平均值：2lx红外LED关闭时测试ADC平均值是118，6lx红外LED开启时测试ADC平均值是514。即：光源照度在2lx时，在不开红外灯的情况下，其7组ADC的平均值是118，可以设定彩色转黑白的ADC值为115，其对应的光源照度范围在1.5lx～2.5lx之内；光源照度在6lx时，开启红外灯的情况下，其7组ADC的平均值是514.5，可以设定黑白转彩色的ADC值为515，其对应的光源照度范围在5.5lx～6.5lx之内。

这样把微处理器预设的阈值A的数值定在118(2LX)，预设的阈值B的数值定在514(6LX)。当光线由暗变亮，ADC实时数值大于B点数值时，微处理器发出开关控制信号关闭红外LED；当光线由亮变暗的时候，ADC数值小于A点数值时，微处理器发出开关控制信号开启红外LED。

表1光源照度和ADC数字化后数值的一一对应关系表

带有温度补偿的光感应迟滞控制电路的工作过程是：

电路上电开始工作后，光敏器件在光线的照射下，在光敏器件的输出端有电流I输出；

电流I流经温度补偿电路RT1/R3/R1的等效电阻RP后产生电压U＝I*RP；

该电压信号经放大电路同相比例放大后产生一输出电压U_OUT，U_OUT＝U*(1+R5/R4)；

电压U_OUT连接到微处理器，经过模数转换之后转换为数字信号；微处理器对该数字信号进行迟滞点判断，即：微处理器将该数字信号与预设的阈值A和B进行比较，发出控制开关信号控制红外LED的开启和关闭。当光线由弱变强，微处理器转换后的ADC数值大于第二阈值B时，微处理器发出控制红外LED关闭信号；当光线由强变弱，微处理器转换后的ADC数值小于第一阈值A时，微处理器发出控制红外LED开启信号。

本实用新型还提出一种包含上述任一项所述的带有温度补偿的光感应迟滞控制电路的简易照度计，所述简易照度计还包括显示控制器和显示屏；所述显示 控制器分别和微处理器和显示屏相连；所述微处理器还存储有照度表，该照度表建立了光源照度与微处理器转换后的ADC数值的一一对应关系；显示屏能够显示微处理器转换后的ADC数值以及与所述ADC数值对应的光源照度值。

表1的ADC数值可以存储在微处理器的ROM中，当电路实时工作的时候，ADC的数值可以和ROM中的数值进行比较，可以查找到对应的照度数值，照度值在显示屏上显示，这样也可以作为一个简易的照度计使用。

本实用新型还提出一种包含上述任一项所述的带有温度补偿的光感应迟滞控制电路的摄像机。

本实用新型的带有温度补偿的光感应迟滞控制电路采用硬件和微处理器相结合的方法，光敏器件产生的电流流经温度补偿电路后变为电压信号，经过放大电路放大和ADC处理后，微处理器进行迟滞点的判断，进而控制红外LED的工作。具有电路受外界干扰小、数据采集准确、切换点控制精确的特点。

以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。